风化煤腐殖酸在土壤改良中的应用[精选].docx

风化煤腐殖酸在土壤改良中的应用文雅，李东旭（山西大学环境与资源学院，山西太原，030006）摘要：介绍了风化煤腐殖酸的性质及其在土壤改良中的应用，阐述了国内外关于风化煤腐殖酸在土壤质量改善和土壤污染修复中的应用研究，并对其研究前景进行了展望。关键词：风化煤；腐殖酸；土壤改良；应用研究风化煤俗称露头煤，一般指接近或暴露于地表的褐煤、烟煤、无烟煤，经过空气、阳光、雨雪、风沙、冰冻等的渗透风化作用而形成的产物。我国风化煤储量丰富，据不完全统计，约为1000亿t。全国多数地区都有风化煤，山西、新疆、内蒙古、黑龙江、云南、河南部分地区储量较大。风化煤含氧量高，发热量低，已失去作动力燃料和炼焦煤的价值。但一般风化后的烟煤都含有大量再生腐殖酸（HA）和多种含氧活性官能团，如羧基、酚羟基、醌基、醇羟基等，一般质量好的风化煤腐殖酸含量可达50％以上，从而又赋予风化煤新的利用价值。腐殖酸是大多数土壤中的重要有机部分。目前我国土壤质量整体偏低，土壤退化现象较严重，不仅已退化面积较大，而且水土流失、土壤沙化、酸化和盐渍化等现象还在继续扩展。随着工业、城市污染的加剧，土壤重金属污染和有机物污染也日益严重。将风化煤应用于土壤改良，不仅可以变废为宝，而且能有效改善土壤退化与污染状况，目前该方向的研究取得了很大进展。1风化煤腐殖酸简介风化煤腐殖酸是由成煤物质经生物化学等复杂作用或经氧化（包含风化）而形成能溶于稀苛性碱（KOH、NaOH）溶液的多种缩合芳香烃基、羧酸基化合物的混合物。它的组分没有热塑性，也没有弹性，既不溶化，又不结晶，是一种无定形的高分子胶体，多呈黑色或棕色的胶体状态。在干燥时，其外观具有贝壳状断口，颜色和密度都随煤的煤化程度加深而增加。在12000倍的电子显微镜下观察，腐殖酸是一种由极小的球形微粒联结成线状，组成与葡萄串类似的团聚体。腐殖酸的元素组成与煤相似，即主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成；它的分子是由几个相似的结构单元组成的一个大分子。每个结构单元又由芳核、桥键和活性基团3个主要部分组成。芳核：腐殖酸芳核多由5～6个芳环或杂环组成，如由苯、萘、蒽、蒽醌、吡咯、呋喃、噻吩、吡啶等环结合组成。桥键：连接腐殖酸芳核的有单桥键、双桥键。桥键有－CH2－，－O－，－S－键等。活性基团：腐殖酸的芳核都带有若干活性基团，主要有酚羟基、醇羟基、羧基、甲氧基等。由于这些基团的存在决定了腐殖酸具有酸性、亲水性、阳离子交换性能、络合金属离子等特性。2、风化煤腐殖酸对土壤的改良作用2.1改善土壤质量（1）有利于土壤中水、气、热状况的调节。腐殖酸能够促进土壤团粒结构形成。腐殖酸中的羟基、羧基易与土壤中的钙离子发生凝聚反应，再通过植物根系的生理作用就形成了土壤的团粒结构。当土壤的团粒结构变好时，其容重降低、空隙度增大，从而具备良好的通透性。又因腐殖酸颜色深，有利于对太阳热能的吸收。当腐殖酸受到微生物的作用分解时放出热量，尤其是早春季节作物幼苗刚出土时，能提高地温而起到抗春寒作用。有学者发现风化煤和玉米秸秆等配比后直接施用可改善土壤的结构性状，特别是对于土壤0.25mm～1mm范围的团粒结构形成有着显著的促进作用［1－2］（2）改造贫瘠土壤及盐碱地。由于腐殖酸是一种大分子的酸性物质，可以通过酸碱中和和交换作用降低盐碱土的pH值，减少交换性钠离子，达到治理盐碱地的效果。试验研究证明，碱性土壤中施用占土壤质量10％的酸性风化煤原煤粉可使土壤pH值由9.0降到8.0。宋轩等［3］研究表明风化煤可以改善盐碱土的养分供应状况，提高水稻根系活力，促进生长并提高产量。陈伏生等［4］研究表明直接施用风化煤可显著改善风沙土的理化性质。木合塔尔·吐尔洪等［5］研究发现康苏风化煤的施入对改良盐渍土壤的理化性质具有明显的效果。表现为随着康苏风化煤施入量的增加，土壤pH值下降，有机质含量提高，全氮、速效氮、速效磷不断增加。李华等［6］将其应用于改良矿区复垦土壤的研究亦发现其具有良好效果。（3）促进土壤微生物和酶的活性。风化煤腐殖酸对土壤中微生物的活动有促进作用。一方面是土壤自生固氮菌显著增多，使硝酸盐的含量明显增大，丰富了土壤的氮素营养，改善了作物根系的营养条件；另一方面，施用腐殖酸使好气性细菌、放线菌、纤维分解菌的数量增加，有利于加速有机物的矿化，促进营养元素的释放。党建友等［7］研究表明风化煤复合包裹型控释肥能为冬小麦生长发育提供有机活性物质，为土壤微生物提供有机能源，改善根际微环境，不同程度激活土壤酶活性，更有利于小麦对土壤养分的吸收与运转，使肥料利用效率提高。（4）提高磷肥利用率，促使土壤微量元素的活化。通常土壤中Ca3（PO4）2很难溶于水，而加入腐殖酸发生反应后所形成的磷酸氢盐和磷酸二氢盐都溶于水，容易被农作物吸收。当土壤中施入腐殖酸后，由于腐殖酸胶体的负电特性，可以在Fe3＋